DD150933A1

DD150933A1 - Verfahren und anordnung zur steuerung der waermebehandlungstemperatur in industrieoefen

Info

Publication number: DD150933A1
Application number: DD22126680A
Authority: DD
Inventors: Peter Maier; Uwe Rothe; Juergen Zuschke; Karl Krahl
Original assignee: Peter Maier; Uwe Rothe; Juergen Zuschke; Karl Krahl; Keramik Wtb Veb
Priority date: 1980-05-21
Filing date: 1980-05-21
Publication date: 1981-09-23
Also published as: DE3045106A1

Abstract

Die Erfindung kommt bei keramischen Tunneloefen im Hochtemperaturbereich, die mit Prozesztemperaturen von ueber 1200 Grad C betrieben werden und bei denen die Waermebehandlungstemperatur konstant zu steuern ist oder wo infolge von Brenngutwechsel rasch hoehere Prozesztemperaturen realisiert werden muessen, zur Anwendung. Mit der Erfindung wird die Steuerung der Prozesztemperatur mittels der Aenderung der Volumen- bzw. Enthalpiestroeme (gas- und luftseitig)dadurch veraendert,dasz diese konstant gehalten werden u. eine Veraeenderung bzw. Korrektur der Prozesztemperatur durch entsprechende Erhoehung bzw. Verringerung der Temperatur der Verbrennungsluft erreicht wird. Erfindungsgemaesz erfolgt dabei die Erhoehung der Verbrennungslufttemperatur durch einen gesonderten Luftvorwaermer und/oder durch Nutzung von Anfallenergie (z.B. Rekuperator in d. Ofenwand). Die Steuerung der Verbrennungslufttemperatur erfolgt im Luftvorwaermer und/oder durch Einflusznahme auf das Mischungsverhaeltnis der beiden Teilstroeme der Verbrennungsluft unterschiedlicher Temperatur.

Description

VE Wissenschaftlich-technischer Betrieb Keramik

825 Meißen» Ossietzkystraße 37a

Titel der Erfindung

Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Wärmebehandlungs· temperatur in keramischen Industrieöfen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung der Wärmebehandlungstemperatur in keramischen Industrieöfen, insbesondere keramischen Tunnelöfen im Hoch« temperaturbereich, die mit Prozeßtemperaturen von über 1200 ⁰C betrieben werden und bei denen entweder die Wärme-» behandlungstemperatur bei Leistungsschwankungen oder anderen Störgrößen konstant zu steuern ist, oder wo infolge von Brenngutwechsel rasch höhere Prozeßtemperaturen zu realisieren sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Sollwertabweichungen der Temperatur nach unten, werden Z₄ Z₉ grundsätzlich die Volumen« bzw. Enthalpieströme er« höht. Dies hat namentlich bei den technisch üblichen Ver-» brennungstemperaturen folgende Nachteile:

« Die Volumenstromänderungen wirken sich in Tunnelöfen enthalpiestrommäßig ungünstig auf die stromabwärts liegenden Zonen aus» Besonders ist dies der Fall, wenn stromabwärts (also in der Vorwärmzone) die Solltemperatur vorliegt,, oder bereits schon überschritten ist.

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- Die Volumenstromänderung führt ги Druckänderungen im Ofen. Dadurch werden in der Vorwärmzone die Falschluftvolumenströme und in der Brennzone das Driften von Rauch« gas in die Kühlzone unkontrollierbar verändert, so daß letztlich das gesamte Ofenregime außer Tritt geraten kann.

«- Der höhere Volumenstrom hat Änderungen der Verbrennungs« lufttemperatur im Falle einer rekuperativen Vorwärmung zur Folge.

« Besonders bei Brennstoffen oder Brennersystemen, die eine relativ geringe Flammentemperatur erreichen lassen, erfolgt ein Temperaturanstieg durch höhere Beaufschlagung der Brenner sehr träge (zuweilen auch gar nicht), so daß die notwendige Stabilisierung der Solltemperatur nicht erzielt wird. Darüber hinaus entstehen durch o. g. Verhalten Energie« und Qualitätsverluste.

Das o, a. Verfahren zur Regelung ist z. B. in DT 10055166 KIr 24 m 1/03, IP Kl. F 23 η beschrieben. Es sind aber auch Verfahren bekannt, wonach die Steuerung durch Ab- bzw. Zuschalten von Brennern erfolgt (DT 150849, Kl, 31 а 1 9/40_# IP Kl. F 27 d 9/40).

Darüber hinaus gibt es eine Reihe spezieller Verfahren (z. B. gemäß DT 1083745 Kl. 80 с 5 IP Kl. C04 с), denen aber vom Grundsatz her die gleichen Mängel wie oben dargestellt anhaften.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die о. а, technischen Mängel zu eliminieren und einen stabilen Prozeßbatrieb bei sparsamen Energieeinsatz zu sichern.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Wärmeübertragung erfolgt im wesentlichen im Hochtemperaturgebiet durch direkte Strahlung der Flamme an das Brenngut oder mittelbar über die Ofeninnenwände nach der bekannten Gleichung

wobei A die Flächen--, K die Strahlungssituation beinhalten und die Indices S und E Sender und Empfänger bedeuten.

Obwohl bei den praktisch eingesetzten Brennstoffen, Stadt- und Importerdgas, die theoretischen Flammentemperaturen bei über 2000 C liegen, werden praktisch durch Mischung mit Umgebungsgas infolge des Strahlimpulses der Flamme, durch thermische Dissoziation und durch technologisch erforderliche Abweichungen vom stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis nur erheblich niedrige Werte erreicht. Für Brennstoffe mit höherem Ballastanteil (Eigenerdgas, Generatorgas) ist die erreichbare Flammentemperatur von vornherein problematisch für Hochtemperaturprozesse. Bei Volumenstromänderungen bzw» Laststeigerungen der Brenner tritt praktisch durch о. а. Faktoren keine oder eine nicht ausreichend wirksame Steigerun von T trotz erhöhtem Enthalpiestrom ein, so daß die Steuer rung der Wärmebehandlungstemperatur nicht ausreichend funktio niert. Die erwünschte, zur Temperaturerhöhung erforderliche, Steigerung von Q infolge Ansteigens von T wird beim praktischen Betrieb noch dadurch beeinträchtigt, daß mit stei« gendem Volumenstrom am Brenner der Strahlimpuls steigt, wodurch eine höhere Zumischung von Umgebungsgas erfolgt und sich T dadurch mindert.

Erfindungsgemäß wird nun die Steuerung von T_E dadurch gelöst, daß nicht die Massenströme der Brenner, gassaitig (m^.) verbrenr.ungsluftseitig (т..,), beeinflußt werden, sondern

konstant bleiben und T dadurch erhöht wird, wenn T^ unterhalb des Sollwertes liegt, indem die Temperatur der Verbrennungsluft gesteigert und wenn T_E oberhalb des Sollwertes liegt die Verbrennungslufttemperatur gesenkt wird.

Erfindungsgemäß erfolgt dabei die Erhöhung der Verbrennungslufttemperatur durch einen gesonderten Luftvorwärmer oder durch Nutzung von Anfallenergie, die beim Prozeß selbst anfällt. Dabei steigt bei z, B. Stadtgas die Flammentemperatur etwa nach folgender Relation (bei stöchiometrischer Verbrennung) :

Somit ergibt sich für die Wärmeübertragung

_ _ _mh

Wo ,(top

Für praktische Verhältnisse wie sie z. B. an einem Porzellanglattbrandofen vorliegen, wo die Flammentemperaturen maximal bei 1500 C liegen, bedeutet eine Erhöhung von T₀ um z. B. 70 K eine Steigerung der Wärmeübertragung um ca. 50 %_t eine Erhöhung von T um z. B. 18 K ergibt eine Steigerung von 6 um ca. 15 %, Dadurch wird bei annähernd gleichen Druck- und Volumenverhältnissen im Ofen eine wirksame Temperaturbeeinflussung,und zwar an der Stelle erzielt, wo sie erfolgen soll.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher er» läutert.

In der zugehörigen Zeichnung wird ein Horizontalschnitt durch einen Tunnelofen dargestellt.

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Der Industrieofen besteht aus Vorwärmzone 2, Brennzone 3 und Kühlzone 4, Die Brenner 5 der zu steuernden Brennergruppe 5,1 erhalten über die Zuführung Gas 6 und über die Zuführung Verbrennungsluft 7, Die Verbrennungsluft 7 wird in einem Rekuperator 8 vorgewärmt, von einem Lüfter 9, der auf konstanten Fördarstrom geregelt wird, gefördert und bei Bedarf im Luftvorwärmer 10, der mit Brenngas 11 beheizt wird, nachgeheizt. Die Verbrennungsluft 12 des Luft« Vorwärmers 10 wird separat gefördert. Das Abgas 13 des Luftvorwärmers 10, dessen Enthalpie durch Sekundärverbraucher genutzt werden kann, wird im üblichen Sinne abgeführt. Anstelle der Nachheizung der Verbrennungsluft 7 durch den Luftvorwärmer 10 kann auch von Lüfter 9 an Stelle Umgebungsluft 14 durch Umschaltung auf bereits vorgewärmte Luft 15 umgestellt werden, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Temperatur ty. führt. Diese vorgewärmte Luft 15 steht an Tunnelöfen am Enda der Kühlzone 4 ohnehin als Anfallenergie an.

Claims

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Erfindungsansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der Wärmebehandlungstemperatur in Industrieöfen, insbesondere keramischen Tunnelofen im Hochtemperaturbereich dadurch gekennzeichnet, daß bei Sollwertunterschreitungen der Temperatur in der Brennzone an Stelle der Erhöhung der Brennstoffzufuhr und Verbrennungsluftzufuhr die Temperatur der Verbrennungsluft gesteigert wird.
2. Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungslufttemperatur im Rekuperator und im Luft« vorwärmer erhöht und/oder durch Zufuhr bereits vorgewärmter Luft und/oder durch Umgebungsluft geregelt wird,
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft aus zwei Teilströmen mit unterschiedlicher Temperatur besteht und die Steuerung durch Einflußnahme auf das Mischungsverhältnis erfolgt.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß dem Rekuperator (8)

ein weiterer Luftvorwärmer (10) vor« oder nachgeschaltet ist,
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt I₁ 2 und 3 dadurch gekennz₉ichnet, daß der Rekuperator (8) aus zwei Teilen besteht, die unterschiedliche Lufttemperaturen ѳ rwirken в

Hierzu 1 Seite Zeichnung